Wilhelm Büchner Hochschule

Beginnend mit einer kurzen Abhandlung zur Entdeckung der Piezoelektrizität, steht in diesem Kapitel die anschauliche Beschreibung des direkten und reziproken piezoelektrischen Effekts im Vordergrund. Ausgangspunkt hierfür bildet der Quarzkristall auf makroskopischer Ebene in seiner Tieftemperaturmodifikation, auch α-Quarz genannt, eine stabile Modifikation des Siliciumdioxids und das zweithäufigste Mineral der Erdkruste. Anhand dessen werden die Begrifflichkeiten kristallografische Hauptachse sowie polare Achsen eingeführt und auf anschauliche Weise dargestellt. Letztere sind für das weitere Verständnis des direkten und reziproken piezoelektrischen Effekts unverzichtbar. Am Beispiel eines mechanisch auf Druck beanspruchten sechsseitigen Quarzprismas wird anschließend die Erzeugung von Piezoelektrizität auf makroskopischer Ebene demonstriert. Die physikalische Erklärung der am Prisma auftretenden Erscheinung erfolgt anhand des strukturellen Aufbaus von α-Quarz und den chemischen Bindungsverhältnissen auf molekularer Ebene. Über die spezifische räumliche Vernetzung der strukturaufbauenden Koordinationspolyeder von α-Quarz und seine mesomeren Grenzstrukturen gelangt man zu dessen sechsseitiger, dreidimensionaler Strukturzelle. Daraus lässt sich eine vereinfachte Form der Strukturzelle ableiten, welche schließlich zu einer anschaulichen Beschreibung des direkten und reziproken piezoelektrischen Effekts – bei gleichzeitiger Einführung der mit beiden Effekten verbundenen elektrischen Polarisation – herangezogen wird.

Piezoelektrizität ist eine Form von Elektrizität, die auftritt, wenn Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften äußeren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Eine zentrale Größe im Zusammenhang mit Piezoelektrizität ist das elektrische Feld. In diesem Kapitel werden die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des elektrischen Feldes sowohl im Vakuum als auch im Dielektrikum dargelegt. Die für die weiteren Betrachtungen notwendigen Gleichungen des elektrischen Feldes werden dabei schrittweise hergeleitet und zusammengetragen. Ein besonderes Augenmerk liegt hierbei auf einer anschaulichen Darstellung des Unterschieds zwischen makroskopischen (gemittelten) und mikroskopischen (lokalen) Feldgrößen. Hierzu werden anfangs jeweils die experimentellen Grundbefunde herangezogen, die zur Aufstellung der entsprechenden allgemeinen Gleichungen führen. Die Formulierung der Energiedichte des elektrostatischen Feldes auf Basis makroskopischer Feldgrößen in isotropen sowie in anisotropen Dielektrika, denen auch das Bleizirkonat-Bleititanat-System PZT zuzuordnen ist, runden das Kapitel ab.

Die Formulierung einer linearen Theorie piezoelektrischer Materialien bildet den Schwerpunkt im dritten Teil des vorliegenden Buches. Diese dient als Grundlage für die spätere physikalische Modellierung des statischen und dynamischen Verhaltens piezoelektrischer Biegewandler. Dem physikalischen Begriff der Energiedichte kommt hierbei eine zentrale Bedeutung zu. Im Mittelpunkt dieses Kapitels steht die Herleitung der Energiedichte der elastischen Verformung. In jedem materiellen Körper entstehen durch äußere mechanische Belastungen innere mechanische Spannungs- und Verzerrungszustände. Deren physikalische Natur erschließt sich zwangsläufig aus den Kräfte- und Momentengleichgewichtsbedingungen an einem im statischen Gleichgewicht befindlichen, elastisch verformbaren Volumendifferenzial einerseits, andererseits aus den räumlichen Verschiebungen der Raumpunkte des Volumendifferenzials infolge der äußeren mechanischen Belastungen. In Verbindung mit der Definition des Arbeitsdifferenzials gelangt man schließlich zu einer kompakten Formulierung der Energiedichte der elastischen Verformung. Der Tatsache, dass diese auf das Volumen bezogene Energieform eine Zustandsfunktion darstellt, kommt an späterer Stelle im Rahmen thermodynamischer Betrachtungen eine besondere Bedeutung zu.

Im letzten Kapitel des vorliegenden Buches werden ausgewählte Messszenarien zur Charakterisierung des statischen und dynamischen Verhaltens eines einseitig fest eingespannten piezoelektrischen Biegewandlers ausführlich beschrieben. Die in den Kap. 8, 11 sowie 12 gewonnenen Gleichungen zum statischen und dynamischen Verhalten piezoelektrischer Biegewandler werden auf einen realen Vielschicht-Biegewandler angewandt, und die von der Theorie her zu erwartenden Berechnungsergebnisse den realen Messwerten gegenübergestellt.

Elektromechanische Systeme bestehen aus wechselwirkenden elektrischen, mechanischen und akustischen Teilsystemen, welche auf Basis schaltungstechnischer Darstellungen beschrieben werden. Mithilfe der Netzwerktheorie wird das elektromechanische Gesamtsystem in Form einer gemeinsamen, schaltungstechnischen Darstellung der unterschiedlichen Teilsysteme einschließlich deren Wechselwirkungen beschrieben. Dieses Kapitel beinhaltet neben einer kurzen Einführung in die Grundstruktur elektromechanischer Systeme und die damit verbundene Terminologie die systematische Entwicklung einer allgemeinen schaltungstechnischen Darstellung piezoelektrischer Biegewandler. Hierbei wird zunächst auf den Begriff des idealen Stabes als Translations- und Rotationswandlers eingegangen. Diesen grundlegenden Betrachtungen schließt sich in einem nächsten Schritt die Beschreibung der Biegung eines homogenen Balkens und der damit verbundenen mechanischen Größen an. Unter Berücksichtigung der Masse des differenziellen Balkenelements und der bei dessen Bewegung auftretenden Reibungskräfte im Sinne einer äquivalenten viskosen Dämpfung gelangt man zu einer Beschreibung seines dynamischen Verhaltens. Hieraus resultieren die Differenzengleichungen, die Aufschluss über die schaltungstechnische Struktur eines differenziellen Balkenelements geben. Eine Grenzwertbetrachtung liefert eine komplexwertige inhomogene Differenzialgleichung vierter Ordnung, deren Lösung sich in Form eines Achtpols beschreiben lässt, welcher translatorische und rotatorische Fluss- und Differenzgrößen miteinander verknüpft. Der Übergang vom reinen Biegeschwinger zum piezoelektrischen Biegewandler erfolgt unter Zuhilfenahme geeigneter Zustandsgleichungen. Die Kopplung der elektrischen und mechanischen Größen erfolgt mithilfe eines Vierpols, der mit dem zuvor gewonnenen Achtpol unter Beachtung der vorherrschenden Einspannbedingung verknüpft wird und schließlich zu einer schaltungstechnischen Darstellung eines einseitig fest eingespannten Biegewandlers beliebiger Morphologie führt.

Das folgende Kapitel widmet sich dem Aufbau eines Messplatzes für piezoelektrische Biegewandler. Im Vordergrund stehen neben seiner Funktionalität einige typische Messaufgaben und deren experimentelle Realisierung. Die Bedingung eines derartigen Messplatzes sollte sich möglichst einfach gestalten, was sich durch Ausarbeitung und Realisierung eines geeigneten Automatisierungskonzepts hinsichtlich der Messaufgaben und der daraus ableitbaren Anforderungen bewerkstelligen lässt. Der hier vorgestellte Messplatz dient lediglich als Beispiel und ermöglicht es, einen Teil der im vorliegenden Buch entwickelten theoretischen Modelle und prognostizierten Aussagen hinsichtlich des statischen und dynamischen Verhaltens piezoelektrischer Biegewandler experimentell zu überprüfen.

Die klassische Mechanik beschäftigt sich mit der Dynamik materieller Körper. Das auffallendste Merkmal der klassischen Mechanik ist die Vielfalt der Zugänge, mit denen es möglich ist, ein spezielles Problem zu lösen. Äquivalente Formulierungen der Mechanik sind etwa die Newtonsche Mechanik, das d’Alembertsche Prinzip sowie die Lagrange-Gleichungen und generalisierte Koordinaten. Prinzipiell kann ein gegebenes Problem mit jedem dieser Zugänge gelöst werden. Wie sich jedoch zeigen wird, sind spezielle Arten von Problemen mit einigen dieser Ansätze sehr viel einfacher zu formulieren als mit anderen. Ein Beispiel hierfür sind Probleme mit Zwangsbedingungen (man denke etwa an die Bewegung von einer Perle auf einem Drahtkreis), die in der Lagrangeschen Mechanik auf sehr einfache Art gelöst werden können. In diesem Kapitel werden die physikalischen Grundlagen der Newtonschen Mechanik dargelegt und einige erste grundlegende Folgerungen diskutiert. Mit der Einführung des d’Alembertschen Prinzips erfolgt schrittweise die Herleitung der Lagrange-Gleichungen, die eine alternative Formulierungen zur Newtonschen Mechanik darstellen. Sie sind von großem praktischem Nutzen, wenn man es mit Systemen zu tun hat, die gewissen Zwangsbedingungen unterworfen sind. Im Newtonschen Zugang hat man diese Restriktionen explizit durch Einführen von Zwangskräften in den Newtonschen Bewegungsgleichungen zu berücksichtigen, während sie im Lagrange-Formalismus durch geschickte Wahl von generalisierten Koordinaten, Geschwindigkeiten und Impulsen eliminiert werden können. Da der Leser nicht unbedingt mit der Handhabung der Lagrange-Gleichungen betraut ist, wird in einem gesonderten Abschnitt speziell auf die Anwendungen der Lagrange-Gleichungen II. Art eingegangen. Der letzte Teil des Kapitels beschäftigt sich mit der Euler-Lagrange-Differenzialgleichung der Variationsrechnung. Sie bildet den Ausgangspunkt für eine weitere äquivalente Formulierung der Mechanik, dem sog. Hamilton-Prinzip, auf dessen Basis wir im darauffolgenden Kapitel das Differenzialgleichungssystem eines piezoelektrischen Biegewandlers beliebigen Schichtaufbaus gewinnen werden.

In diesem Kapitel werden die zugrundeliegenden Differenzialgleichungen piezoelektrischer Biegewandler aus dem erweiterten Hamilton-Prinzip für nicht-konservative Systeme gewonnen. Die hierzu erforderliche Lagrange-Funktion ergibt sich u. a. aus der elektrischen Enthalpiedichte, welche bereits in Kap. 7 aus den Zustandsgleichungen für piezoelektrische Materialien hergeleitet werden konnte. Die Beaufschlagung eines piezoelektrischen Schichtverbundes mit einer orts- und zeitabhängigen Linienlast ist der Ausgangspunkt für die Berechnung der Arbeit nicht-konservativer Größen. Die anschließende Variation der Lagrange-Funktion sowie die Variation der äußeren Arbeit nicht-konservativer Größen führt auf der Grundlage des erweiterten Hamilton-Prinzips zu den gesuchten Differenzialgleichungen.

In den beiden vorhergehenden Kapiteln wurde ausführlich auf die elektrische Energiedichte in einem Festkörper mit dielektrischen Eigenschaften sowie auf die Energiedichte der elastischen Deformation eingegangen. Hieraus konnten zahlreiche physikalische Zusammenhänge gewonnen werden, die es ermöglichen, den Verzerrungs- und Spannungszustand piezoelektrischer Materialien in einem thermodynamischen Kontext zu beschreiben. Diese Art der Betrachtung führt mit der Einführung verschiedenartiger thermodynamischer Potenziale zu unterschiedlichen Systemen piezoelektrischer Zustandsgleichungen. Einer mathematisch geschlossenen Beschreibung des statischen Verhaltens mehrschichtiger piezoelektrischer Biegewandler geht die Auswahl eines geeigneten Paares von Zustandsgleichungen unter Berücksichtigung der Kristallsymmetrie des piezoelektrischen Materialsystems PZT voraus. Im vorliegenden Kapitel bilden die Zustandsgleichungen für das unabhängige Feldgrößenpaar die Grundlage für eine mathematisch geschlossene Darstellung. In Verbindung mit der Kinematik des ebenen Balkens lässt sich auf die im mehrschichtigen Biegewandler gespeicherte innere Energie schließen. Das Prinzip vom Minimum des Gesamtpotenzials schließlich die Herleitung der Kopplungsgleichungen zwischen den eingeprägten generalisierten Kräften (Moment M, Kraft F, Druck p, elektrische Spannung U) und den kanonisch Konjugierten (Verdrehung ψ, Verschiebung w, Volumenverschiebung V , Ladungsverschiebung Q) als Funktionen der Längenkoordinate x eines mehrschichtigen Biegewandlers. Die gewonnenen Kopplungsgleichungen werden letztlich in einer Matrix zusammengefasst, welche auch als statische Kopplungsmatrix bezeichnet wird.

Sowohl der direkte als auch der reziproke piezoelektrische Effekt finden heutzutage in zahlreichen modernen Sensor- und Aktorsystemen Anwendung. Hierzu hat die stetige Entwicklung einer Vielzahl industriell herstellbarer kristalliner sowie keramischer piezoelektrischer Werkstoffe entscheidend beigetragen. Insbesondere der ferroelektrischen Oxidkeramik Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), welche den Funktionskeramiken zuzuordnen ist, kommt hier eine besondere Bedeutung zu. In diesem Kapitel wird zunächst ausgehend von einem kurzen Überblick über die Entdeckungsgeschichte piezoelektrischer Keramiken das Hauptaugenmerk auf die Kristallstruktur von PZT gerichtet. Aus dieser lassen sich auf anschauliche Weise die auf mikroskopischer Skala auftretenden ferroelektrischen Domänen sowie die damit verbundenen Domänenprozesse erklären. Das Verhalten auf mikroskopischer Skala bildet letztlich die Grundlage für das Verständnis der makroskopischen Eigenschaften eines PZT-Keramikkörpers. Neben dem Verhalten unter rein elektrischen und rein mechanischen Belastungsarten wird zusätzlich das Verhalten unter gekoppelten elektromechanischen Belastungen, welchen aktorische Anwendungen in der Realität stets ausgesetzt sind, einer genaueren Betrachtung unterzogen.

Piezoelektrische Keramiken zählen heutzutage wegen ihrer einzigartigen dielektrischen und piezoelektrischen Eigenschaften sowie ihren nahezu beliebigen Formgebungsmöglichkeiten und ihrer stabilen chemischen Zusammensetzung zu den weit verbreitetsten piezoelektrischen Werkstoffen. Die derzeit wichtigsten piezokeramischen Werkstoffe basieren auf dem oxidischen Mischkristallsystem PZT, welches wir im vorangehenden Kapitel bereits intensiv beleuchtet haben. Die nachfolgenden Ausführungen geben einen kompakten Überblick über die Aufbereitung und Herstellung einer PZT-Keramik. Ein Überblick über die in technischen Anwendungen anzutreffenden Standard-Bauformen piezoelektrischer Aktoren, insbesondere piezokeramischer Biegeaktoren, runden das Kapitel ab.

Inclusive Design Thinking (IDT) is an approach that specifically addresses disadvantaged user groups and involves them in the innovation process. In recent years, IDT has emerged as a particularly promising approach for increasing citizen and patient engagement in the development of digital health applications. Although IDT is based on existing frameworks of design thinking and human-centered design approaches, there is still no overview of its methods for digital health solutions. Our aim was to develop such a systematic overview of the methods used, aligned with the design process, and thereby facilitate the practical application of IDT. 44 IDT methods could have been consolidated and assigned to the phases of the IDT process. This work provides the first systematic overview of IDT methods used for Digital Health (DH). Future work could expand on this and, for example, investigate the effectiveness of the methods in more detail.

Zusammenfassung Der Beitrag untersucht die ethischen Implikationen des Einsatzes von künstlicher Intelligenz (KI) im industriellen Kontext vor dem Hintergrund eines sich ständig wandelnden Industrieumfelds. Methodisch beruht der Beitrag auf einer qualitativen Dokumentenanalyse. Es wurden 56 Zeitungsartikel zwischen 1960 und 2023 zum Thema analysiert und mithilfe eines induktiv gebildeten Kategoriensystems codiert. Dadurch konnten gesellschaftliche Haltungen, Erwartungen, Hoffnungen und Ängste im Zusammenhang mit KI bestimmt werden. Die Ergebnisse zeigen die wichtigsten Anwendungsbereiche von KI im industriellen Kontext auf und identifizieren auf Grundlage der narrativen Ethik spezifische ethische Problemstellungen. Als zentrale Problem- und Fragestellungen kristallisieren sich die Bedeutung und Möglichkeit einer Substitution menschlicher Arbeit durch KI, Fragen der moralischen Verantwortung, Regulierungsansätze und damit verbundene Problemstellungen sowie die Notwendigkeit der digitalen Kompetenzen in verschiedenen Ausprägungen heraus.

Societies in industrialized countries and economies in transition have developed lifestyles based on resource consumption levels that cannot be maintained by most of the world's population without ruining our natural environment. Therefore, consumers and producers need to re-imagine new ways of sustainably producing and consuming. Increasing resource efficiency and introducing a more circular economy are important elements of this shift. Some changes might be promoted through external pressure such as regulation, prohibition, and increase in prices, among others. The challenge is to encourage this without a perceived loss in quality of life or well-being. Otherwise, a transition towards more sustainability will most likely not happen as a voluntary activity. This chapter explores how this change might be supported by design combining findings from environmental and behavioral science, happiness, and design research. Starting with a discussion of the limits to resource consumption and a critical view on current lifestyles, the quest for happiness and well-being as well as the circular economy and the roles of designers some new approaches are presented that shift the focus from circular design towards the design of sustainable circular systems. Finally, a model is presented on how designers can help to make more sustainable and desirable production-consumption systems based on the findings from behavioral psychology.

Zusammenfassung Die Nutzungsfrequenz und die Verweildauer in digitalen Angeboten gelten als wesentliche Steuerungs- und Erfolgsgrößen der Digitalwirtschaft. Neben omnipräsenten Angeboten dominanter Plattformen (Google, Amazon, Facebook, Apple) streben auch spezialisierte Anbieter danach, mit zunächst punktuell angebotenen Produkten und Dienstleistungen Kundenbedürfnisse optimiert abzudecken. Oftmals geschieht dies, um in einer späteren Phase mittels einer horizontalen Diversifikation den Ausbau des Serviceportfolios voranzutreiben, die Nutzungsfrequenz sowie -dauer zu steigern und weitere Transaktionen zu forcieren. So startete beispielsweise Check24 als Vergleichsplattform für Versicherungsprodukte und erweiterte sein Portfolio sukzessive hin zu einem umfassenden Serviceportal. Dabei können die Anbieter eine ganze Klaviatur an Innovationsansätzen nutzen, welche auf der Kombination technischer und ökonomischer Potenziale der Digitalisierung sowie auf der Weiterentwicklung der Geschäftsaktivitäten hin zu digitalen, vernetzten Geschäftsmodelle basieren. Der vorliegende Beitrag widmet sich der Frage nach der Notwendigkeit zur Nutzung verschiedener Innovationsansätze sowie nach möglichen Implikationen und wählt als Beispiel dafür die Digitalisierungsbestrebungen des stationären Handels. Anhand einer Analyse existierender und innovativer Technologien für den stationären Handel werden Handlungsstränge herausgearbeitet, die parallel zu verfolgen sind. Im Ergebnis sollte der stationäre Handel zur Sicherung seiner Zukunft im Sinne einer organisationalen Ambidextrie einerseits Prozesse und Abläufe in aktuellen Geschäftsmodellen optimieren und andererseits an neuen innovativen Geschäftsfeldern arbeiten, jeweils unter Einbezug des kompletten Spektrums verfügbarer Technologien.

Background The digital transformation of our health care system has experienced a clear shift in the last few years due to political, medical, and technical innovations and reorganization. In particular, the cardiovascular field has undergone a significant change, with new broad perspectives in terms of optimized treatment strategies for patients nowadays. Objective After a short historical introduction, this comprehensive literature review aimed to provide a detailed overview of the scientific evidence regarding digitalization in the diagnostics and therapy of cardiovascular diseases (CVDs). Methods We performed an extensive literature search of the PubMed database and included all related articles that were published as of March 2022. Of the 3021 studies identified, 1639 (54.25%) studies were selected for a structured analysis and presentation (original articles: n=1273, 77.67%; reviews or comments: n=366, 22.33%). In addition to studies on CVDs in general, 829 studies could be assigned to a specific CVD with a diagnostic and therapeutic approach. For data presentation, all 829 publications were grouped into 6 categories of CVDs. ResultsEvidence-based innovations in the cardiovascular field cover a wide medical spectrum, starting from the diagnosis of congenital heart diseases or arrhythmias and overoptimized workflows in the emergency care setting of acute myocardial infarction to telemedical care for patients having chronic diseases such as heart failure, coronary artery disease, or hypertension. The use of smartphones and wearables as well as the integration of artificial intelligence provides important tools for location-independent medical care and the prevention of adverse events. Conclusions Digital transformation has opened up multiple new perspectives in the cardiovascular field, with rapidly expanding scientific evidence. Beyond important improvements in terms of patient care, these innovations are also capable of reducing costs for our health care system. In the next few years, digital transformation will continue to revolutionize the field of cardiovascular medicine and broaden our medical and scientific horizons.

Cold plasma disinfection is a cost-efficient and, above all, fast way of disinfecting even complex products. There are already approaches where plasma disinfection is used for wound treatment or hand disinfection. The ionization of a gas results in a number of physical and chemical processes that have a damaging effect on microorganisms. Especially in the field of medical device reprocessing, a tool that can reliably disinfect even very complex products in a short time would be a great asset. In this work, the potential of a newly developed cold plasma disinfection device was tested for the reduction of microbiological contamination and thus the disinfecting effect. In order to examine this microbiological reduction 3D printed scaffolds with contaminated test plates were used. This was done with different concentrations of the bacteria in the cold plasma disinfection process to determine the maximum germ reduction effect. In a first test run, the maximum effect of germ reduction was achieved with log 3.6. By making further changes and increasing the disinfection cycles, it was possible to increase the germ reduction to log 4.7. If these values are confirmed and can be improved by further modifications (e.g. increasing the plasma concentration), cold plasma technology represents a very good alternative to conventional disinfection methods.

Usability is considered a major success factor for current and future decision support systems. Such systems are increasingly used to assist human decision-makers in high-stakes tasks in complex domains such as health care, jurisdiction or finance. Yet, many if not most expert systems—especially in health care—fail to deliver the degree of quality in terms of usability that its expert users are used to from their personal digital consumer products. In this article, we focus on clinical decision support systems (CDSS) as an example for how important a human-centered design approach is when designing complex software in complex contexts. We provide an overview of CDSS classes, discuss the importance of systematically exploring mental models of users, and formulate challenges and opportunities of future design work on CDSS. We further provide a case study from a current research project to illustrate how we used codesign as a practical approach to produce usable software in a real-world context. Practical Relevance : We make a point for usability to be considered a major success factor and non-negotiable characteristic of expert software. With software evolving into virtual coworkers in terms of supporting human decision-making in complex, high-risk domains, the necessity of and demand for systems that are unambiguously understandable and interpretable for their expert users have never been higher. We show that this is a real-world problem with high practical relevance by describing our work in the domain of clinical decision support systems (CDSS) as an example. We introduce the topic and a classification of CDSS. Thus, we highlight a conceptual framework of how to approach complex domains from a technology designer’s point of view. We continue by explaining why usability must be regarded as a major goal in software development. We derive challenges and opportunities that may well be transferred to other domains. Finally, be including a real-world example from our own professional work we propose a practical approach towards taking the challenges and exploiting the associated opportunities.

Research on corporate crises has yielded numerous, partly overlapping crisis concepts from the corporate perspective without adequately addressing the stakeholder perspective and sustainability and corporate social responsibility characteristics. This conceptual paper aims to develop a stakeholder‐oriented typology of corporate sustainability crises. For this purpose, conceptual gaps and requirements are identified, and a theoretical framework is developed from which stakeholder‐related typology criteria are derived. The typology developed differentiates between eight crisis types that are interrelated and can also develop dynamically over time. By including and delimiting various crises concepts within a uniform framework, this paper contributes to the further development of knowledge in this still underdeveloped research field. As a result, insights into the early identification and further development of crises can be gained, which is especially important for crisis managers. In addition, public policymakers and actors of nonstate governance are supported in assessing the prerequisites and potentials of companies and stakeholders as actors of nonstate governance in dealing with various types of corporate sustainability crises, thereby contributing to achieving sustainability goals.

The understanding of agility and its necessity as a key factor for business success has never been more urgent than today. Many companies are not able to implement truly agileAgile organizations. Why is this so? What are the driving forces behind a sustainable transformation? A holistic approach for the entire company, starting with the management mindset and the governance structureGovernance structureof self-organizationSelf-organization, is the way forward for a consistently agileAgile approach. The professional group “Agile ManagementAgile management (AM)” of the GPM developed the Agile ManagementAgile management 4.0 approach, which takes into account various scientific concepts to create a solid foundation for practical relevance in everyday management. AM 4.0 follows a systemic approach based on the theory of synergetics developed by Haken (Synergetics, an introduction: nonequilibrium phase transitions and self-organization in physics, chemistry, and biology. Springer, New York, 1983) and the model of self-organizationSelf-organization according to Haken and Schiepeck (Synergetik in der Psychologie. Selbstorganisation verstehen und gestalten. Hogrefe, Göttingen, 2010). We explain Agile MindsetAgile mindset with the help of the neurological layers of the Dilts Pyramid (Dilts in A brief history of logical levels (2014), http://www.nlpu.com/Articles/LevelsSummary.htm), a model frequently used in psychology. Management cyberneticsCybernetics describes the system dynamicsDynamic of stability and adaptation of organizations. Stafford Beer’s Viable System ModelViable system model (VSM) (Beer in J Oper Res Soc 35(1):7–25, 1984) is applied as a reference for the conditions of self-regulating systems. Finally, we address agile techniquesAgile techniques and framework in the contextContext of meta-competencies of a learning organization.